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TTL門電路

TTL是一種集成電路，通過(guò)使用雙極性晶體管組合來(lái)做到具有驅(qū)動(dòng)能力的邏輯輸出。

TTL門電路是指使用晶體管-晶體管邏輯（Transistor-Transistor Logic）技術(shù)構(gòu)成的數(shù)字電路。

TTL門電路由多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端組成。當(dāng)輸入端接收到電信號(hào)時(shí)，它會(huì)根據(jù)某種邏輯運(yùn)算生成相應(yīng)的輸出信號(hào)。

TLL門電路具有高速度和低延遲、高噪聲抑制、高輸入阻抗、無(wú)偏置電源等特點(diǎn)，在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

TTL門電路原理

TTL門電路由晶體管、電阻、二極管等元件組成。其中，基極通過(guò)電阻連接到正極電源，而發(fā)射極則通過(guò)負(fù)載電阻連接到地線上。

在TTL門電路中，當(dāng)輸入端接收到電信號(hào)時(shí)，會(huì)使基極電壓發(fā)生變化，從而使晶體管進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)晶體管處于飽和狀態(tài)時(shí)，其輸出為低電平；當(dāng)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出為高電平。通過(guò)多個(gè)晶體管的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算。

TTL門電路分很多種，比如說(shuō)非門、與非門、或非門、與或非門以及OC輸出的與非門。雖然種類多，但是基本的工作原理都是類似的。

TTL與非門電路結(jié)構(gòu)

典型的TTL與非門電路結(jié)構(gòu)如圖所示。該電路由輸入級(jí)、倒相級(jí)、輸出級(jí)三部分組成。

輸入級(jí)由多發(fā)射極三極管T1和電阻R1構(gòu)成。可以把T1的集電結(jié)看成一個(gè)二極管，而把發(fā)射結(jié)看成與前者背靠背的兩個(gè)二極管。這樣，T1的作用和二極管與門的作用完全相同。

倒相級(jí)由三極管T2和電阻R2、R3構(gòu)成。通過(guò)T2的集電極和發(fā)射極，提供兩個(gè)相位相反的信號(hào)，以滿足輸出級(jí)互補(bǔ)工作的要求。

輸出級(jí)是由三極管T3、T4，二極管D和電阻R4構(gòu)成的“推拉式”電路。當(dāng)T3導(dǎo)通時(shí)，T4和D截止；反之T3截止時(shí)，T4和D導(dǎo)通。倒相級(jí)和輸出級(jí)的作用等效于邏輯非的功能。

下文以常用的與非門電路為例對(duì)其工作原理進(jìn)行介紹。

從圖中可以看出非門電路是由Q1輸入級(jí)、Q2中間級(jí)以及Q3、Q4輸出級(jí)組成。

①輸入級(jí)：Q1從結(jié)構(gòu)上把它看成由二極管構(gòu)成的，兩個(gè)二極管的P結(jié)背靠背，N結(jié)分別連接輸入和Q2的基極。

②中間級(jí)：由三極管Q2和電阻R2、R4組成。在電路的開通過(guò)程中利用Q2的放大作用，為輸出管Q3和Q4提供較大的基極電流，加速了輸出管的導(dǎo)通。所以，中間級(jí)的作用是提高輸出管的開通速度，改善電路的性能。

③輸出級(jí)：由三極管Q3、Q4、二極管D1和電阻R3組成。從圖中可以看出，輸出級(jí)由三極管Q4實(shí)現(xiàn)邏輯非的運(yùn)算。但在輸出級(jí)電路中用三極管Q3、二極管D1和R3組成的有源負(fù)載來(lái)使輸出級(jí)具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。其中D1可以起到三極管be反向擊穿的保護(hù)作用。

工作原理：

①當(dāng)輸入端Input為邏輯低電平時(shí)，電流流經(jīng)R1至Input，Q1晶體管導(dǎo)通，此時(shí)Vb(Q2)的電壓小于Vbe導(dǎo)通電壓0.7V，Q2晶體管截止。此時(shí)由于R2與R4的存在，使Q3導(dǎo)通、Q4截止，在Out上輸出高電平。由圖中輸出結(jié)構(gòu)可知，此時(shí)輸出高電平電壓將為：Vout = Vcc - Vce - VD1 ≈ Vcc - 1V

②當(dāng)輸入端Input為邏輯高電平時(shí)，Q1晶體管截止，此時(shí)電流流經(jīng)R1和Q1的PN結(jié)，流向Q2的基極，Q2晶體管導(dǎo)通。此時(shí)Q4導(dǎo)通，Q3的基極電壓約為1V，而Q3的導(dǎo)通電壓需要Vb3約為1.7V，Q3將不導(dǎo)通，則在Out上輸出低電平。由圖中輸出結(jié)構(gòu)可知，此時(shí)輸出低電平電壓將為：0.4V。

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